209第7沏化學(xué)積與裝各Chemical Engi neering Equipent磷酸銨鎂的熱解行為研究彭佳樂,周康根,姜科(湖南長沙中南大學(xué)冶金院,湖南長沙410083)要:為了明磷酸銨鎂的熱解性能,考察了100℃、200℃、300℃、400℃下磷酸銨鎂熱解過程中的氨氮釋放率和正磷酸根含量隨時間的變化規(guī)律;考察了氫氧化鎂與氫氧化鈉對磷酸銨鎂熱解行為的影響,發(fā)現(xiàn)氫氧化鎂能促進(jìn)的釋放并抑制正磷酸根向焦磷酸根轉(zhuǎn)化;投加氫氧化鈉可在正磷酸根不損失的前提下,使MAP中的氨氮釋放率達(dá)到99%以上關(guān)鍵詞:磷酸銨鎂:熱解;氫氧化鎂:氫氧化鈉前言11主要試劑與材料氮是生物活動必需的營養(yǎng)元紊之一,但是如果試劑:Na2HPO12H2O,MgCl26H2O水體中氮的含量太高又會造成環(huán)境污染。在我國水(NH)SO4,NaOH,以上均為分析純。納氏試體污染因素中氨氮是非常重要的污染物2目前對劑、鉬酸銨、釩酸銨。模擬氨氮廢水:用銨鹽這類廢水主要是通過生物法則、化學(xué)沉淀法、吹脫加去離子水配制法、折點氯法進(jìn)行處理各種方法均存在一定優(yōu)12主要儀器缺點。磷酸銨鎂(MAP)化學(xué)沉淀法處理高濃度氨用-3定時恒溫磁力攪拌器,420酸度計,氮廢,具有簡單、快速、高效等優(yōu)點,然而該ⅥS7220可見光分光光度計,管式電磁爐。法消耗大量磷鹽和鎂鹽,造成反應(yīng)成本高,以及磷13實驗方法酸銨鎂容易造成二次污染,一直以來都是限制該方13MAP的制備及熱解法實際應(yīng)用的最重要因素。因此如何降低藥劑消配制7200mgL的(NH)SO4溶液,按N:P:耗,開發(fā)磷酸銨鎂的回用和綜合利用技術(shù),對于磷Mg=1:1:1,順次將 NaHPO.12H2O和MgCh26H2O酸銨鎂沉淀法在實際工程中的應(yīng)用具有重要意義。加入L該溶液中(待前一藥劑全部溶解后再加入后磷酸銨鎂在不同溫度下發(fā)生熱分解反應(yīng),其分藥劑),用5 mol/L NaoH穩(wěn)定廢水pH值為解產(chǎn)物可循環(huán)用于氨氮的吸附,是降低藥劑消耗的20℃下磁力攪拌20分鐘后過濾,將得到的固相沉淀可能途徑。根據(jù)分解溫度的不同,磷酸銨鎂可分解物洗滌后,在干燥箱中于40℃下干燥48小時,產(chǎn)物成不同的產(chǎn)物,包括Mg(POh2、 MgHPO4和充分研磨后密封保存,即得到MAP。將制得的MAPMgP2O7。Mg(POh、 MgHPO4和MgP2O對廢水置于管式電磁爐中,在特定熱解溫度下熱解3小時,中氨氮的吸附能力不同, Shigeru Sugiyama等研究取其熱解產(chǎn)物,分析產(chǎn)物中的氨氮含量和正磷酸根表明以上這三種物質(zhì)去除氨氮能力為:含量。gHP0>3(PQ2>Mg2PO·因此,如何提高132M(OH2對熱解效率的影響利用Na2 HPOx 12H2O和MgCl26H2O按N:P:熱解時磷酸氨鎂中氨的釋放率,而又不影響其熱解Mg=2:2:3制備成MAP:MgOH)2=2:1的混合產(chǎn)物對氨氮的吸附效果是解決磷酸氨鎂化學(xué)沉淀物,制備步驟同前。將此混合物置于管式電磁爐中,法的關(guān)鍵內(nèi)容。本文針對此難題,對磷酸銨鎂的熱在特定熱解溫度下熱解3小時,取其熱解產(chǎn)物,分解行為展開研究,以求通過實現(xiàn)磷酸銨鎂熱解放氨析產(chǎn)中國煤化工含量。后,可作為氨氮吸附劑實現(xiàn)循環(huán)利用1.3CNMHG1實驗部分在以Mg(PO4)2為主體的熱解產(chǎn)物(MAP歸佳樂:酸銨鎂的熱解行為研究Mg(OH)2=21的混合物廠100℃下熱解3小時)中,2.熱解溫度對氨氮釋放率的影響加入一定量的NaOH溶液,繼續(xù)置丁100℃繼續(xù)熱分別控制熱解溫度為100℃,200℃,300℃解3小時,分析廣物中的氨氮含400℃,J不同熱解時間測其氨氮釋放率,如圖12結(jié)果與討論所示。隨著熱解溫度的升高,氨氮釋放率不斷提高,2MAP的熱分解溫度升高至300℃時,氨氮釋放率可達(dá)到90%以上,利用自制MAP在管式電磁爐在不同溫度下熱繼續(xù)升溫氮氮釋放效果則沒有明顯變化。且氨氮在解,可將MAP中的氨脫除,如反應(yīng)(1)1-60min釋放速度最快,熱解180min后,不再釋放MgNH, PO46H2O= MgHPO4+6H2O↑+NH,↑(1)氨氮。為兼顧氨氮釋放效果和能源節(jié)約選定最佳熱解溫度為300℃,最住熱解時間為180min戰(zhàn)時向min圖1熱N度耐氨氮釋放率的影響圖2熱解溫度對酸鹽含量能影啊2.12熱解溫度對磷酸鹽含量的影響Mg(OHh對熱解效率的影響分別控制熱解溫度為100℃(100℃時正磷酸將NH4SO4、Na2HPO2H和MgCl26H2O根含量不變化)200℃,300℃,400℃,于不同時按N:P;Mg=2:2:3混合,可按反應(yīng)(3)生成間測其正磷酸根含量,如圖2所示。可看出隨著MAP:Mg(OH2=21的混合物,將其置于100℃下MAP中氨氮的釋放,熱解溫度超過100℃時,其中·熱解3小時,又按反應(yīng)(4)生成以MgPO4h為主的正磷酸鹽開始逐漸分解,轉(zhuǎn)化為焦磷酸鹽,如反體的混合物。測其氨氮釋放率和正磷酸根含量,并應(yīng)(2)。表1更直觀的反應(yīng)了氨氮釋放效果和正磷與相同條件下無Mg(OHh的熱解行為相比較,結(jié)果酸根剩余量的關(guān)系,看到氨氮釋放率達(dá)到90%以上如圖3所示。 Mg(oh)2的存在促進(jìn)了氨氮的釋放后,剩余正磷酸根已不到總磷的40%其中100℃時可提高氨氮釋放率8%,氨氮釋放率的2MgHPO, =Mg, P2O,+H,O(2)變化規(guī)律無Mg(OHh2時一致,隨溫度升高而增大。正磷酸根變化如圖4所示,Mg(OH2的存在具表1氨釋放率與正磷酸根含量的關(guān)系有限制正磷酸根損失的作用,對本研究同樣有利熱解溫度300400并且可以看到,正磷酸根仍然在超過100℃時開始氨釋放率%5277791296分解。正磷酸根/總磷10.503502612NH,*+ 2HPO.+3Mg+60H=2MgNH, PO +Mg(OH),+2H, 0 (3)2MgNH PO4 +Mg(OH),=Mg,(PO4)2中國煤化工CNMHG彭佳樂:磷酸銨鎂的熱解行為研究熱制度r圖3kD對氨氯放效果的影響圖4k(H對正酸根的影響表2NaH投加量對氨氮脫除率影響NaOH投加量/mL0.5NaoH(摩爾比711.14氨氮含量/mg氨氮脫除率%71.I96910084423NaOH對脫氨效率的影響鹽,MAP熱分解形成的產(chǎn)物MHP,可重新處理氨氮由圖3和圖4以看出,在正磷酸根不損失的前廢水12,熱分解產(chǎn)生的氨氣可回收高濃度的氨水提下,MAP:Mg(OH)2=2:1的混合物最大脫氨效有可能成為一種經(jīng)濟(jì)有效的氨氮廢水處理方法率只能達(dá)到60%(熱解溫度=100℃時),為近一步提高脫氨效率,利用堿性環(huán)境利于NH3釋放的原參考文獻(xiàn)理,采用投加NaOH(lmoL)提高脫氨效率。NaOH投加量對脫氨效果的影響如表2所示。隨著NaOH[l] Lee G F and Jones R A. The North American投加量的增加,可是脫氨率達(dá)到100%,但NaOHexperience in eutrophication control through過量太多反而不利用脫氨phosphorus management: Proceeding of the3結(jié)論International Conference on Phosphate], Water利用MAP化學(xué)沉淀法(NPMg=1:1:1)生成and Quality of Life. Paris: France, 1988了 MgNH4PO46H2O(MAP)。研究了熱解時間、[2]陳志愷.21世紀(jì)中國水資源持續(xù)開發(fā)利用問題溫度、環(huán)境(堿性)對MAP熱分解產(chǎn)物的影響。隨中國工程科學(xué)[門.20002(3):7-11著熱解溫度的升高,MAP的氨釋放率逐漸提高,[3] Rasouli-Kenari h, Sarrafzadeh M H, Mehmia M,300℃條件下熱解180min,氨氮釋放率可達(dá)到90%Factors affecting the biological nitrogen removal以上。繼續(xù)升溫和延長熱解時間,放氨效果變化甚fromwastewaterin simultaneous微;正磷酸根在熱解溫度高于100℃時開始向焦磷nitrification-denitrification process. Journal of酸根轉(zhuǎn)化:投加氫氧化鎂可以促進(jìn)氨氮脫除并抑制Biotechnology [], 2008, 136: 670-671正磷酸根向焦磷酸根轉(zhuǎn)化,其中100℃時可提高氨[4] Bonmati a, Flotats X, Air stripping of ammonia氮釋放率8%;投加氫氧化鈉可保證MAP中正磷酸from pig slurry: characterisation and feasibility as根不損失的前提下,氨氮完全脫除,有利于MAP熱a pre-or post-treatment to mesophilic anaerobic解產(chǎn)物對氨氮的再一次吸附。中國煤化工m[,23(3),2003在不損失磷酸根的情況下,即不形成焦磷酸CNMHG